视觉和听觉指令对空间站程序任务的影响
首先，作者对实验方法和步骤进行了详细的说明。本研究招募了30名健康受试者(15名男性和15名女性)，年龄在20至50岁之间，平均年龄为42±6.58岁。所有参与者均无严重的视觉或听觉障碍，均为右利手。受试者符合宇航员候选人的生物特征标准，并经过严格筛选。实验使用Unity 3D对空间站进行建模，模拟空间站内部场景。受试者从核心节点模块出发，找到实验室模块I，作空间拉曼光谱仪(SRS)，执行包括检索、调整、安装、组装、校准和测试在内的步骤。受试者使用内置耳机的Vive Pro Eye专业VR头戴设备和Tobii Pro VR Analytics软件进行数据分析。视觉指令显示在黑色背景上，使用白色粗体字体(32 dmm)。空间站仿真模型中视觉指令示意图如图1所示。听觉指令以60分贝的音量播放，语调符合正常交谈习惯。”
本实验采用2×2拉丁方设计，30名受试者被随机分为AB和BA序列组，实验前接受VR设备作训练，记录完成时间、作错误率、眼动数据，实验后采用NASA-TLX量表评估心理负荷。采用Shapiro-Wilk方法检验数据的正态性，对于正态分布的数据采用配对t检验，对于非正态分布的数据采用Wilcoxon配对符号秩检验。数据以平均值±标准差(x±SD)表示，显著性水平为P < 0.05，高度显著水平为P < 0.01。此外，为了分析眼动数据，研究人员将空间站模型中的控制面板和标记点定义为感兴趣区域(AOI)。在本实验中，AOI被定义为屏幕上用蓝色方框标记的区域(图2为SRS的AOI)。使用 Tobii Pro VR Analytics 软件分析这些区域的观看频率和时长。为了更深入地了解参与者对 AR 视觉和听觉引导的主观体验，实验结束后对 30 名受试者进行了非结构化访谈，收集了他们对 AR 视觉和听觉引导的主观感受和改进建议。
随后，作者对异常数据进行过滤处理，剔除13名男性和12名女性被试的数据异常的案例，并使用NASA-TLX量表对被试的心理负荷进行主观评分。在心理需求、时间需求、挫败感以及总分方面，AR视觉引导显著低于听觉引导。在任务完成时间和任务作错误频率方面，AR视觉引导也表现出优势。如图3所示，眼动数据分析发现，在注视点、扫视距离、总注视时长、平均瞳孔直径等方面，AR视觉引导组的表现显著优于听觉引导组。
最后，作者总结了研究结果。本研究采用拉丁方实验设计，比较了AR视觉和听觉指导对空间站宇航员完成程序性任务的影响。结果表明，AR视觉指导在任务完成时间、作错误次数、眼动数据等方面均优于听觉指导，支持AR指导模式在任务绩效和认知负荷方面具有优势的观点。然而，AR视觉和听觉指导在NASA-TLX量表的“体力需求”和“自我表现”方面以及回归时间方面没有显著差异。这可能是因为任务不涉及高强度的体力活动或需要特别关注自我表现的方面。本研究填补了前人研究的空白，结果为人机交互教学模式的设计提供了新的证据，有助于减轻宇航员的认知负荷，提高宇航员的认知负荷。
首先，作者对实验方法和步骤进行了详细的说明。本研究招募了30名健康受试者(15名男性和15名女性)，年龄在20至50岁之间，平均年龄为42±6.58岁。所有参与者均无严重的视觉或听觉障碍，均为右利手。受试者符合宇航员候选人的生物特征标准，并经过严格筛选。实验使用Unity 3D对空间站进行建模，模拟空间站内部场景。受试者从核心节点模块出发，找到实验室模块I，作空间拉曼光谱仪(SRS)，执行包括检索、调整、安装、组装、校准和测试在内的步骤。受试者使用内置耳机的Vive Pro Eye专业VR头戴设备和Tobii Pro VR Analytics软件进行数据分析。视觉指令显示在黑色背景上，使用白色粗体字体(32 dmm)。空间站仿真模型中视觉指令示意图如图1所示。听觉指令以60分贝的音量播放，语调符合正常交谈习惯。”
本实验采用2×2拉丁方设计，30名受试者被随机分为AB和BA序列组，实验前接受VR设备作训练，记录完成时间、作错误率、眼动数据，实验后采用NASA-TLX量表评估心理负荷。采用Shapiro-Wilk方法检验数据的正态性，对于正态分布的数据采用配对t检验，对于非正态分布的数据采用Wilcoxon配对符号秩检验。数据以平均值±标准差(x±SD)表示，显著性水平为P < 0.05，高度显著水平为P < 0.01。此外，为了分析眼动数据，研究人员将空间站模型中的控制面板和标记点定义为感兴趣区域(AOI)。在本实验中，AOI被定义为屏幕上用蓝色方框标记的区域(图2为SRS的AOI)。使用 Tobii Pro VR Analytics 软件分析这些区域的观看频率和时长。为了更深入地了解参与者对 AR 视觉和听觉引导的主观体验，实验结束后对 30 名受试者进行了非结构化访谈，收集了他们对 AR 视觉和听觉引导的主观感受和改进建议。
随后，作者对异常数据进行过滤处理，剔除13名男性和12名女性被试的数据异常的案例，并使用NASA-TLX量表对被试的心理负荷进行主观评分。在心理需求、时间需求、挫败感以及总分方面，AR视觉引导显著低于听觉引导。在任务完成时间和任务作错误频率方面，AR视觉引导也表现出优势。如图3所示，眼动数据分析发现，在注视点、扫视距离、总注视时长、平均瞳孔直径等方面，AR视觉引导组的表现显著优于听觉引导组。
最后，作者总结了研究结果。本研究采用拉丁方实验设计，比较了AR视觉和听觉指导对空间站宇航员完成程序性任务的影响。结果表明，AR视觉指导在任务完成时间、作错误次数、眼动数据等方面均优于听觉指导，支持AR指导模式在任务绩效和认知负荷方面具有优势的观点。然而，AR视觉和听觉指导在NASA-TLX量表的“体力需求”和“自我表现”方面以及回归时间方面没有显著差异。这可能是因为任务不涉及高强度的体力活动或需要特别关注自我表现的方面。本研究填补了前人研究的空白，结果为人机交互教学模式的设计提供了新的证据，有助于减轻宇航员的认知负荷，提高宇航员的认知负荷。
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